MMP/TIMP
崔静 王晓霞 王洪 郝振叶 郭莹莹 陈慧芳 何佳莉
[摘要] 多种研讨标明，基质金属蛋白酶-3（matrix metalloproteinase，MMP-3）的高表达在类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）滑膜、软骨和软骨下骨的细胞外间质的降解中充任重要人物。金属蛋白酶安排按捺剂-1（tissue inhibitors of metalloproteinase1，TIMP-1）与MMP-3特异结合，按捺 MMP-3的活性，MMP-3/TIMP-1平衡对RA的临床结局有着重要效果。新的研讨发现，按捺 Th17细胞分解，保持Treg细胞（regulatory T cell）活性，调理Th17/Treg平衡，可为医治RA供给新的效果靶点。进一步研讨发现，RA前期患者外周血MMP-3与白介素17（Interleukin 17，IL-17）表达显着升高，两者呈正相关，Treg的下降可影响MMP-3/TIMP-1的平衡。本文将对MMP-3/TIMP-1和Th17/Treg在RA中的效果机制及其临床含义作一总述。
[关键词] 类风湿关节炎；基质金属蛋白酶3；金属蛋白酶安排按捺剂-1；Th17细胞；Treg细胞；肿瘤坏死因子α拮抗剂
[中图分类号] R593.2 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2018）13-0160-04
The role and clinical significance of MMP-3/TIMP-1， Th17/Treg in rheumatoid arthritis
CUI Jing WANG Xiaoxia WANG Hong HAO Zhenye GUO Yingying CHEN Huifang HE Jiali
Department of Rheumatology， the Second Hospital of Shanxi Medical University， Taiyuan 030001， China
[Abstract] Various studies have shown that the high expression of matrix metalloproteinase-3 （MMP-3） is involved and play an important role in the degradation of the extracellular matrix of synovium， cartilage and subchondral bone of rheumatoid arthritis（RA）. Tissue inhibitor of metalloproteinase 1 （TIMP-1） binds specifically to MMP-3 and inhibits the activity of MMP-3. The balance of MMP-3 / TIMP-1 plays an important role in the clinical outcome of RA. New research found that inhibiting Th17 cell differentiation，maintaining Treg（regulatory T cell） activity and regulating Th17/Treg balance may provide novel targets for the treatment of RA. Further study found that the expression of MMP-3 and Interleukin 17（IL-17） in the peripheral blood of RA patients was significantly increased， the two were positively correlated， and the decrease of Treg could affect the balance of MMP-3/TIMP-1. This article will review the mechanism of MMP-3/TIMP-1 and Th17 /Treg in RA and its clinical significance.
[Key words] Rheumatoid arthritis； Matrix metalloproteinase 3； Tissue inhibitor of metalloproteinase-1； Th17 cells； Treg cells； Tumor necrosis factor α antagonist
類风湿关节炎是以对称性多关节损坏为首要体现的本身免疫性疾病，首要侵略滑膜安排，引起关节软骨、韧带、肌腱及骨质的损坏。RA患者MMP-3在关节骨、软骨及细胞外间质的降解中均扮演重要人物，可作为猜测RA前期滑膜危害及骨损坏的目标，也是点评药物效果的炎性目标。作为MMP-3的特异性结合产品，TIMP-1与MMP-3结合后，可调理MMP-3所造成的的滑膜细胞炎性滋润及血管侵略，然后调控MMP-3的炎症危害临床结局，MMP-3/TIMP-1平衡对RA的发作开展及预后发挥重要效果[1-2]。Th17细胞和Treg细胞也在RA的开展中充任重要人物。Th17细胞开释促炎症因子IL-17，诱导MMPs和破骨细胞生成，然后促进骨滑膜炎性细胞滋润、骨和软骨危害损坏。Treg细胞排泄白介素10（IL-10）、TGF-β按捺T细胞及抗原呈递细胞，保持本身免疫耐受，按捺炎症反响。Th17细胞和Treg细胞在特定的细胞因子微环境下可以彼此转化，保持Th17/Treg平衡关于RA的医治具有重要含义。研讨标明，MMP-3与Th17细胞在RA的发作机制中有亲近的联络，其改动可影响MMP-3/TIMP-1和Th17/Treg平衡，然后导致RA的发作开展，本文将对两者在RA发作开展中的机制、彼此效果及其临床含义作一总述。
1 MMP-3、TIMP-1与RA的联络
1.1 MMP-3
基质金属蛋白酶宗族（matrix metalloproteinases，MMPs）是一组由正常安排细胞或肿瘤细胞组成、排泄，依靠金属锌离子取得催化活性的锌金属蛋白溶解酶宗族，能降解细胞外基质，导致RA关节软骨和骨损坏，还能促进炎症因子的很多排泄，加重RA炎症反响。MMP-3是参加细胞外基质降解最重要的酶，不只直接参加软骨损坏，还可激活其他MMPs，构成级联反响，加重软骨腐蚀以及血管翳构成[3-4]。未承受医治的RA前期患者血清MMP-3水平显着高于对照组，且MMP-3水平与血沉、C反响蛋白相关，与关节的X线分期、关节功用分级呈正相关，标明MMP-3是RA的炎症标志物，其水平可作为猜测RA前期呈现关节损坏的目标[5]。
MMP-3可从基因转录水平、按捺剂等方面进行调理[6]。细胞因子、生长因子、基质降解产品、激素均参加了MMPs基因的调理[7]。白介素1（IL-1）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、表皮生长因子、一氧化氮等可上调MMP-3的表达，而TGF-β、干扰素γ及类固醇激素可下调MMP-3的表達。在活动期RA滑膜液中，MMP-1、MMP-3等的表达显着升高，经TNF-α或IL-1β影响的滑膜细胞MMP-1、MMP-3 mRNA的表达添加[8]。研讨标明，TNF-α是MMPs的首要调理因子，增强滑膜细胞MMP-1、3、10的表达，导致关节软骨损坏。因而RA中针对TNF-α的医治，可以下调MMP-3的水平。
1.2 TIMP-1
TIMPs是MMPs的特异性按捺剂，首要由保存的12胱氨酸和3/4的色脯氨酸残基构成高度严密的三级结构，其氨基酸结尾的半胱氨酸残基与活化的MMP锌离子活化中心1∶1结组成MMP-TIMP复合物，按捺MMPs的酶活性以及细胞增殖，阻断其与效果底物相结合。当MMPs活性显着高于TIMPs时，损坏MMPs/TIMPs平衡，导致软骨危害。TIMP-1在安排体液的巨噬细胞和结缔安排细胞普遍存在，许多细胞因子可诱导其发作，首要按捺活化的MMP-3和MMP-9，也可对RA滑膜血管侵袭起到按捺效果。试验发现，经Ad TIMP-1、3转染SCID鼠RASF的侵袭力与增殖显着遭到按捺，阐明TIMP不只能经过中和MMPs发挥效果，还可经过改动滑膜细胞、血管翳等安排的功用按捺RA的软骨及骨危害，然后也为RA的医治供给了一种新的办法。
1.3 MMP-3/TIMP-1
活动期RA患者血清MMP-3、TIMP-1水平显着升高，MMP-3/TIMP-1失衡可能在RA发作开展中扮演重要人物。史睿等[9]研讨标明，MMP-3及TIMP-1的升高提示其参加了RA前期的发作、开展。MMP-3/TIMP-1失衡会导致滑膜巨噬细胞及嗜酸性粒细胞的滋润，加重RA危害。一项糖皮质激素联合环磷酰胺医治RA的临床研讨发现[10-11]，X线危害的患者血清MMP-3、TIMP-1水平显着升高，两者对评价软骨的腐蚀程度、关节损坏的严峻程度有重要含义。
研讨进一步证明[12]，活动期RA患者血清MMP-3升高程度大于TIMP-1，TIMP-1不能显着按捺MMP-3的活性，其份额失衡促进了关节软骨的降解，所以MMP-3/TIMP-1较正常组升高，标明MMP-3/TIMP-1在RA发病中发挥重要效果。
2 Th17细胞、Treg细胞与RA
2.1 Th17细胞
Th17细胞是一种能在核转录因子维A酸相关孤独受体γt（ROR-γt）调控下特异排泄IL-17的CD4+ T细胞。老练的Th17细胞可排泄许多细胞因子，如IL-17、IL-6、白介素21（IL-21）、白介素22（IL-22）、白介素26（IL-26）和TNF-α，均参加本身免疫反响，其间以IL-17为主，在RA的发作开展中充任重要人物[13]。
RA患者血清及关节液的IL-17水平显着升高，介导多种炎性因子的发作，降解软骨细胞基质，加强破骨细胞活性，导致骨损坏[14]。进一步研讨标明，IL-17诱导影响IL-6、TNF-α、白介素1β（IL-1β）、MMPs、一氧化氮和前列素E2的表达，介导安排细胞滋润和安排损坏，还可与TNF-α一起效果促进RA患者滑膜细胞水解酶的发作添加，损坏关节软骨、韧带及肌腱[15]。
2.2 Treg细胞
Treg细胞是一种具有免疫调理功用的CD4+ T细胞亚群，可加强免疫按捺因子的表达，经过排泄IL-10和TGF-β按捺T细胞及抗原递呈细胞，下调炎性细胞因子的表达，削减抗体排泄，发挥免疫调理效果。Treg细胞依据细胞来历、特异性及效应机制分为天然性Treg（nTreg）和取得性Treg（iTreg）。天然性Treg由胸腺发育老练，以CD4+CD25+Foxp3+为特异性符号。取得性Treg由外周淋巴安排发作，特异性抗原或免疫按捺因子如TGF-β、IL-10可介导老练T细胞的活化发作。
Eunkyeong等[16]经过动物试验发现，Treg缺少的K/BxNsf小鼠关节炎发作更早，开展更快，与对照组比较，还含有更多的回忆表型CD4+ T细胞。还有研讨显现，Treg的一种细胞亚群CD39+ Foxp3+ Treg细胞，可按捺Th17细胞IL-17的发作，进而按捺IL-17诱导的本身免疫炎症反响。一项关于RA患者外周血Th17及Treg细胞数量的Meta剖析标明[17]，RA患者Th17细胞数量显着上升，Treg细胞下降。进一步研讨标明[18]，RA患者Treg细胞绝对数下降，且与疾病活动度呈显着正相关。
2.3 Th17/Treg
Th17细胞及Treg细胞均在RA的发作开展中至关重要，两者的生物学效果彼此拮抗构成动态平衡，这种平衡对保持本身免疫耐受具有重要含义。细胞因子网络在RA的发作开展中扮演重要人物，RA患者Th17细胞增多，Treg细胞显着下降，Th17/Treg失衡与IL-6、TNFα、TGF-β等细胞因子反常有关。
初始CD4+ T細胞可在外来抗原影响下分解为不同亚型的效应T细胞，在TGF-β独自效果下分解成Treg细胞，在TGF-β与IL-6一起效果下分解为Th17细胞[19]。在抗CD4处理的小鼠关节中，添加Foxp3的表达，可按捺IL-17的发作，纠正Th17/Treg的份额，在必定程度上推迟RA的开展[20]。Foxp3+ Treg细胞可在白介素-1（IL-1）、IL-6、IL-17、TNF-α等炎性细胞因子效果下，转化为Th17细胞，排泄IL-17，促进炎症反响。还有研讨显现，Treg的一种细胞亚群CD39+ Foxp3+ Treg细胞，可按捺Th17细胞IL-17的发作，按捺炎症反响。
研讨进一步标明，RA前期患者Th17细胞增多，可发作IL-17以及TNF-α。RA患者滑膜Treg细胞Foxp3表达显着升高，Foxp3水平与TNF-α呈显着负相关，TNF-α可以促进Foxp3去磷酸化，按捺Treg细胞组成，然后调理Th17/Treg平衡[21-22]。因而，RA中针对TNF-α的医治，可调理Th17/Treg平衡。
3 MMP-3/TIMP-1和Th17/Treg在RA中的彼此联络
IL-17由Th17细胞发作，能诱导活化的T细胞，介导滑膜细胞排泄多种细胞因子，还可上调软骨细胞及滑膜细胞MMPs的表达。邬晶[23]研讨标明RA前期患者血清IL-17与MMP-3的表达升高，且呈显着正相关，可能与以Th1细胞介导的免疫反响，激活核转录因子[24]，上调各种细胞因子的表达，IL-17等炎性细胞因子的排泄添加，增强MMPs的活性，促进MMP-3表达添加有关。研讨发现，当Treg细胞表达下降时，TGF-β排泄削减，使TGF-β与IL-1β失衡，然后影响MMPs/TIMPs平衡，导致关节软骨损坏添加。由此或可估测Th17及Treg细胞的表达均可影响MMP-3水平，导致MMP-3/TIMP-1失衡。反过来，MMP-3的表达可影响IL-17+的Th17细胞的表达，导致Th17/Treg失衡。
有研讨进一步显现，IL-17排泄MMP-1、MMP-3，其信号转导通路还可促进MMP-1、MMP-3等的发作，TNF-α则可与MMP-1、MMP-3等一起参加骨危害及骨损坏[15]。IL-17可显着增强TNF-α的表达及关节损坏才能，两者一起表达致使关节软骨MMPs mRNA水平升高，其显着高于IL-17或TNF-α独自表达[25]。
由此可见，MMP-3与Th17细胞在RA的发作机制中有亲近的联络，两者与TNF-α之间的联络有待研讨，其改动或可影响RA中MMP-3/TIMP-1和Th17/Treg的平衡。
4 MMP-3/TIMP-1、Th17/Treg有望成为TNF-α拮抗剂医治RA的效果猜测目标
近年来，TNF-α拮抗剂在临床上的应用为RA的医治谱写了新的篇章。陈晓明等[26]以大鼠佐剂性关节炎模型为根底，标明来氟米特联合依那西普可下降IL-1β、TNF-α和MMP-3的血清水平。依那西普医治RA的临床研讨发现，依那西普可显着下调血清MMP-1、MMP-3的水平，也可下降血沉、C反响蛋白等炎性目标，使MMP-3/TIMP-1下降，提示或可推迟关节危害。国内英夫利昔单抗医治RA的研讨发现[27]，血清MMP-2、MMP-3、MMP-9的水平呈现下降。国外英夫利昔单抗医治RA的文献报导，抗TNF-α抗体可显着下降活动期RA患者的血清MMP-1、MMP-3、MMP-9和TIMP水平，一起随同MMPs/TIMPs份额的下降。
Koenders等[28]经过动物试验发现，与独自运用抗肿瘤坏死因子比较，联合阻断IL-17和TNF可显着改进小鼠膝关节危害，而且对晚期胶原诱导关节炎模型仍然见效。依那西普医治后可显着下降活动期RA患者IL-17+ Th17细胞的数量，调理Th细胞亚群，到达医治RA的意图[29]。选用依那西普联合甲氨蝶呤医治RA的研讨显现[30]，医治后，RA患者外周血TNF-α、IL-6及IL-17的表达较医治前显着下降。Fischer等[31]进一步发现，TNF-α和IL-17在促进RA滑膜细胞中MMPs的生成方面具有协同效果，因而双特异性抗TNF-α/IL-17抗体在医治RA上体现出优胜的成效。TNF-α拮抗剂可下降Th17细胞的表达，纠正Th17/Treg份额，改进临床症状。
综上所述，RA发作机制是多种要素一起效果的成果。一方面，MMP-3、TIMP-1、Th17、Treg均参加RA的发作开展，且在RA的发作中联络亲近；另一方面，TNF-α拮抗剂可阻断MMP-3的高水平，下调IL-17的水平，下降Th17细胞数量，然后调理MMP-3/TIMP-1和Th17/Treg，到达医治RA的意图。MMP-3/TIMP-1及Th17/Treg平衡在RA中的效果、彼此联络及对TNF-α拮抗剂的效果猜测有待进一步研讨，这可能将为RA寻找到新的医治靶点。
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（收稿日期：2018-01-11）